CN213580073U

CN213580073U - 一种连铸过程喷淋水冷却效果检测系统

Info

Publication number: CN213580073U
Application number: CN202120619354.XU
Authority: CN
Inventors: 刘青; 王慧胜; 韩延申; 张江山; 管敏; 胡福全
Original assignee: Jiangsu Boji Spraying Systems Holding Co ltd; University of Science and Technology Beijing USTB
Current assignee: Jiangsu Boji Spraying Systems Holding Co ltd; University of Science and Technology Beijing USTB
Priority date: 2021-03-26
Filing date: 2021-03-26
Publication date: 2021-06-29
Anticipated expiration: 2031-03-26

Abstract

本实用新型涉及冶金检测分析设备领域，提供了一种连铸过程喷淋水冷却效果检测系统，包括水、气管路，喷嘴安装调节平台，水量采集平台，图像采集单元以及控制单元，所述水、气管路上沿水流、气流方向分别配置水压计、气压计和快速切断阀，所述喷嘴安装调节平台上配置第一水平、第一垂直移动机构和U形槽，所述水量采集平台上配置第二水平移动机构、集水管、挡板和排水机构，所述图像采集单元包括图像采集器、摄像机、手机等。本实用新型可模拟实际连铸二次冷却环境，适用于绝大多数水喷嘴、气‑水喷嘴的水量分布检测，检测过程可全程监测，并通过计算机进行数据提取。本装置操作简单，适用范围广，测量精度高。

Description

一种连铸过程喷淋水冷却效果检测系统

技术领域

本实用新型涉及冶金检测分析设备领域，特别涉及一种连铸过程喷淋水冷却效果检测系统。

背景技术

连续铸钢是钢水进行连续浇注发生的凝固冷却过程，二次冷却是连铸坯凝固冷却过程的重要环节，二冷区喷嘴性能及冷却制度对喷淋水与铸坯表面间的传热具有重要的影响，并且影响连铸坯的质量和连铸机的产量。为改善连铸坯在二冷区的冷却不均匀性，国内外学者在喷嘴喷淋性能检测、不同类型喷嘴喷淋特征对比分析等方面进行了大量研究，但研究采用的喷嘴性能检测设备适用范围小，检测参数与连铸生产参数差异较大，检测数据的实际应用性不佳。

目前，喷嘴水量分布检测装置多采用在集水器中安装传感器进行数据采集，安装和维护成本较高。由于检测过程不能直接观察检测结果，无法及时发现错误数据，测量精度波动较大。

实用新型内容

本实用新型的目的就在于克服现有技术的不足，提供了一种连铸过程喷淋水冷却效果检测系统，以解决喷嘴性能检测设备适用范围小、检测参数与实际生产参数差异大以及检测过程不能可视化导致的测量精度波动大等技术问题至少之一。

本实用新型采用如下技术方案：

一种连铸过程喷淋水冷却效果检测系统，包括喷嘴安装调节平台、水量采集平台、图像采集单元及控制单元；

所述喷嘴安装调节平台包括用于喷嘴在水平方向移动的第一水平移动机构、用于喷嘴在竖直方向移动的第一垂直移动机构；所述喷嘴安装调节平台分为水平移动平台和垂直移动平台，分别安装在所述第一水平移动机构和第一垂直移动机构上；所述第一垂直移动机构一端固定在所述水平移动平台上；

所述水量采集平台包括多个并排设置的集水管、旋转挡板、用于所述水量采集平台水平移动的第二水平移动机构及排水机构；

所述图像采集单元，用于采集多个集水管中的水量数据，并将水量数据传输给所述控制单元；

所述控制单元，用于控制所述第一水平移动机构、第一垂直移动机构和第二水平移动机构的运动，及喷嘴的喷水量和喷气量。

进一步的，所述喷嘴分别与水管路、气管路连接；所述水管路上设置有水压计和第一快速切断阀，所述气管路上设置有气压计和第二快速切断阀；所述水管路、气管路安装在所述水平移动平台上；

所述垂直移动平台上设置有U形槽，所述U形槽用于固定夹具，所述夹具用于固定喷嘴。

进一步的，所述第一快速切断阀、第二快速切断阀均为球阀，水管路上设置1-3组第一快速切断阀；气管路上设置1-3组第二快速切断阀。

进一步的，所述第一水平移动机构包括第一伺服电机、第一水平丝杠、第一水平丝杠螺母及第一直线导轨；所述第一水平丝杠螺母固定在所述水平移动平台中间下方；所述第一直线导轨位于所述水平移动平台两侧，作为所述水平移动平台的支撑架；

所述第一垂直移动机构包括第二伺服电机、第一传动轴、第一直角减速机、第一垂直丝杠、第一垂直丝杠螺母及第二直线导轨；所述第二伺服电机两侧依次与第一传动轴、第一直角减速机、第一垂直丝杠相接；所述第一垂直丝杠安装在所述第二直线导轨上；所述第一垂直丝杠为1组2个，分别对称分布于所述垂直移动平台两侧；所述第一垂直丝杠螺母安装在所述垂直移动平台两侧；所述第二直线导轨位于所述垂直移动平台两侧，作为所述垂直移动平台的支撑架；所述第二直线导轨上端固定在所述水平移动平台上；

所述第二水平移动机构包括第三伺服电机、第二传动轴、第二直角减速机、第二水平丝杠、第二水平丝杠螺母及第三直线导轨；所述第三伺服电机两侧依次与第二传动轴、第二直角减速机、第二水平丝杠相接；所述第二水平丝杠安装在所述第三直线导轨上；所述第二水平丝杠为1组2个，分别对称分布于所述水量采集平台两侧；所述第二水平丝杠螺母安装在所述水量采集平台两侧；所述第三直线导轨位于所述水量采集平台两侧，作为所述水量采集平台的支撑架；

所述第一直线导轨和第三直线导轨两端、第一伺服电机、第一水平丝杠的外端均固定于外部框架上；

所述控制单元分别与所述第一伺服电机、第二伺服电机、第三伺服电机信号连接。

进一步的，喷嘴通过转换接头及转换接板与接杆连接，接杆通过橡胶软管分别与水管路和气管路连接，接杆固定于夹具，夹具固定于所述U形槽。

进一步的，所述U形槽固定的夹具数量为1～3个，通过调节夹具间距实现喷嘴间距的调整。

进一步的，所述排水机构包括气缸、压板、弹簧和皮碗；皮碗设置在集水管排水孔上部；气缸依次通过压板、弹簧将压力传递给皮碗，皮碗向下堵住集水管排水孔。

进一步的，所述第二水平移动机构的最小步长为1mm。

进一步的，所述水量采集平台的多个并排设立的集水管相互独立，集水管采用透明材料，管径8～12mm，管长300～500mm。

进一步的，所述喷嘴安装调节平台的第一水平移动机构在水平方向前后调节距离范围为0～300mm，第一垂直移动机构在垂直方向上下调节范围为0～250mm；所述水量采集平台的第二水平移动机构前后调节范围为0～600mm。

进一步的，所述控制单元为计算机。

本实用新型的有益效果为：

(1)本实用新型公开的一种连铸过程喷淋水冷却效果检测系统，操作方便，可用于绝大多数的水喷嘴、气-水喷嘴以及单喷嘴、多喷嘴水量分布检测，能模拟实际连铸机的喷嘴布置方式。

(2)本实用新型公开的一种连铸过程喷淋水冷却效果检测系统，采用计算机控制伺服电机的方式，控制喷嘴、集水管的移动速度和移动距离，检测过程中可依据实际铸坯拉速设定水量采集平台的移动速度，模拟连铸坯的运动过程。

(3)本实用新型公开的一种连铸过程喷淋水冷却效果检测系统，集水管采用透明材料，检测过程可全程监测，消除了测量误差，提高了检测精度；集水管设计排水机构，可实现自动排水；通过图像采集器与计算机获取集水管中的水量分布数据，设备安装和维护成本低，检测效率高，可广泛应用于喷嘴性能检测设备中。

附图说明

图1所示为本实用新型一种连铸过程喷淋水冷却效果检测系统的结构示意图。

图2所示为实施例中排水机构的结构示意图。

图3所示为实施例中旋转挡板工作机制示意图。

图中：1、气管路；2、水管路；3、(喷嘴安装调节)垂直移动平台；4、(喷嘴安装调节)水平移动平台；5、图像采集单元；6、控制单元；7、压力表；8、快速切断阀；9、U形槽；10、集水管；11、旋转挡板；12、排水机构；13、集水管固定架；14-1、第一伺服电机；14-2、第二伺服电机；14-3、第三伺服电机；15-1、第一传动轴；15-2、第二传动轴；16-1、第一水平丝杠螺母；16-2、第一垂直丝杠螺母；16-3、第二水平丝杠螺母；17-1、第一水平丝杠；17-2、第一垂直丝杠；17-3、第二水平丝杠；18、喷嘴；19、夹具；20、接杆；21、橡胶软管；22、转换接头；23、转换接板；24-1、第一直角减速机；24-2、第二直角减速机；25、水槽；26-1、第一直线导轨；26-2、第二直线导轨；26-3、第三直线导轨；27、气缸；28、压板；29、弹簧；30、皮碗；31、集水管排水孔；32、背景板；33、底板；34、旋转轴心；35、集水状态位；36、挡水状态位。

具体实施方式

下文将结合具体附图详细描述本实用新型具体实施例。应当注意的是，下述实施例中描述的技术特征或者技术特征的组合不应当被认为是孤立的，它们可以被相互组合从而达到更好的技术效果。

如图1所示，本实用新型实施例一种连铸过程喷淋水冷却效果检测系统，包括气管道1、水管道2，喷嘴安装调节平台，水量采集平台，图像采集单元5以及控制单元6，控制单元6优选为计算机，图像采集单元5为图像采集器，可以是摄像机、照相机等；所述喷嘴安装调节平台包括用于喷嘴18在水平方向移动的第一水平移动机构、用于喷嘴18在竖直方向移动的第一垂直移动机构；所述喷嘴安装调节平台分为水平移动平台4和垂直移动平台3，分别安装在所述第一水平移动机构和第一垂直移动机构上；所述第一垂直移动机构一端固定在所述喷嘴安装调节水平移动平台4上；所述水量采集平台包括多个并排设置的集水管10、旋转挡板11、用于所述集水管10水平移动的第二水平移动机构及排水机构12；所述图像采集单元5，用于采集多个集水管10中的水量数据，并将水量数据传输给所述控制单元6；所述控制单元6，用于控制所述第一水平移动机构、第一垂直移动机构和第二水平移动机构的运动、及喷嘴18的喷水量和喷气量，3个移动机构各自独立运动。

在一个具体实施例中，水管路2、气管路1上沿水流、气流方向分别配置水压计7、气压计7和快速切断阀8。快速切断阀8选用球阀，水管路2、气管路1各设置3组，为多个喷嘴检测提供接口。

在一个具体实施例中，所述第一水平移动机构包括第一伺服电机14-1、第一水平丝杠17-1、第一水平丝杠螺母16-1及第一直线导轨26-1；所述第一水平丝杠螺母16-1固定在所述喷嘴安装调节水平移动平台4中间下方；所述第一直线导轨26-1位于所述喷嘴安装调节水平移动平台4两侧，作为喷嘴安装调节水平移动平台4的支撑架；

在一个具体实施例中，所述第一垂直移动机构包括第二伺服电机14-2、第一传动轴15-1、第一直角减速机24-1、第一垂直丝杠17-2、第一垂直丝杠螺母16-2及第二直线导轨26-2；所述第二伺服电机14-2两侧依次与第一传动轴15-1、第一直角减速机24-1、第一垂直丝杠17-2相接；所述第一垂直丝杠17-2安装在所述第二直线导轨26-2上，为1组2个，分别对称分布于所述喷嘴安装调节垂直移动平台3两侧；所述第一垂直丝杠螺母16-2安装在所述喷嘴安装调节垂直移动平台3两侧；所述第二直线导轨26-2位于所述喷嘴安装调节垂直移动平台3两侧，作为喷嘴安装调节垂直移动平台3的支撑架；所述第二直线导轨26-2上端固定在所述喷嘴安装调节水平移动平台4上；

在一个具体实施例中，所述第二水平移动机构包括第三伺服电机14-3、第二传动轴15-2(2个)、第二直角减速机24-2(2个)、第二水平丝杠17-3(2个)、第二水平丝杠螺母16-3及第三直线导轨26-3；所述第三伺服电机14-3两侧依次与第二传动轴15-2、第二直角减速机24-2、第二水平丝杠17-3相接；所述第二水平丝杠17-3安装在所述第三直线导轨26-3上，为1组2个，分别对称分布于所述水量采集平台两侧；所述第二水平丝杠螺母16-3安装在所述水量采集平台两侧；所述第三直线导轨26-3位于所述水量采集平台两侧，作为所述水量采集平台的支撑架；

所述第一直线导轨26-1和第三直线导轨26-3两端、第一伺服电机14-1、第一水平丝杠17-1的外端(远离第一伺服电机的一端)均固定于外部框架上；

所述控制单元6分别与所述第一伺服电机14-1、第二伺服电机14-2、第三伺服电机14-3信号连接。

在一个具体实施例中，所述U形槽9用于固定夹具19；夹具19用于固定接杆20，采用橡胶软管21连接接杆20和水管道2、气管道1，便于夹具19位置调整；采用转换接头22/接板23连接喷嘴18和接杆20，满足了检测装置对不同类型喷嘴的检测需求。

优选的，所述U形槽9可固定夹具19数量为1～3个，通过调节夹具19间距实现喷嘴18间距的调整。

在一个具体实施例中，所述排水机构12包括气缸26、压板27、弹簧28和皮碗29；气缸26压力，依次通过压板27、弹簧28将压力传递给皮碗29，皮碗29堵住集水管10排水孔30。

优选的，第二水平移动机构的最小步长为1mm。

在一个具体实施例中，所述水量采集平台中各集水管10相互独立，集水管10采用透明材料，管径选取范围为8～12mm，管长选取范围为300～500mm。

在一个具体实施例中，所述喷嘴安装调节平台的第一水平移动机构在水平方向前后调节距离范围为0～300mm，第一垂直移动机构在垂直方向上下调节范围为0～250mm；所述水量采集平台的第二水平移动机构前后调节范围为0～600mm。

使用本实用新型的过程如下：

首先，依据待测的喷嘴18型号选择合适的转接头22/接板23，连接喷嘴18与接杆20，并将接杆20用夹具19固定，调整夹具19间距和喷嘴安装调节平台空间位置，获得检测所需的喷嘴18间距和喷射高度；接着，用橡胶软管21连接水路2与接杆20、气路1与接杆20(如果检测水喷嘴18，只连接水路2与接杆20)，打开快速切断阀8，调节管路水压、气压到指定压力值；接着，通过控制单元6调节水量采集平台位置，使水量采集平台在移动过程中经过喷嘴喷淋覆盖区域，设定水量采集平台移动速度，开始检测，检测完成后，喷嘴18水量分布数据通过各集水管10中的液柱高度直观呈现；最后，使用图像采集器5采集集水管10液柱分布图像，此处的图像采集器5为特定位置的手机，获取集水管10液柱高度分布数据。

如图2所示，在一个具体实施例中，排水机构12由气缸27、压板28、弹簧29和皮碗30组成，皮碗30设置在集水管10排水孔31上部。在检测过程中，其工作原理为：气缸27充气产生压力，压板28伸长，通过压缩弹簧29将压力传递给皮碗30，皮碗30压紧集水管10排水孔31，集水管水量不能排出；反之，气缸27排气消除压力，压板收缩，皮碗30离开集水管10排水孔31，集水管中收集的水从排水孔排出。弹簧29能消除众多皮碗30之间的高度差，避免不同位置集水管10排水孔31对应的皮碗30因存在高度差导不能压紧排水孔31产生漏水现象。排水机构12中气缸28的充气和排气状态通过控制单元6控制，且在每次检测开始时气缸28自动进行一次快速的排气充气，保证集水管10中无液体残留。

如图3所示，在检测过程中，旋转挡板11的工作原理为：在检测开始时，旋转挡板11处于打开状态35，喷嘴18喷射出的水直接落入处于移动过程中的水量采集平台中的集水管10中，喷嘴18喷淋覆盖范围内不同位置处的水量分别被相应位置处的集水管10收集，采集过程结束后，旋转挡板11进入闭合状态36，避免液滴进入集水管10造成测量误差，旋转挡板11的打开与闭合通过识别检测过程所处状态自动控制，也可通过控制单元6控制。

检测过程中可实时观察集水管10中液柱变化情况，且获取的液柱高度分布数据可与集水管10中实际的液柱高度数据进行比较，能及时发现并修正误差，检测精度较高。

本文虽然已经给出了本实用新型的几个实施例，但是本领域的技术人员应当理解，在不脱离本实用新型精神的情况下，可以对本文的实施例进行改变。上述实施例只是示例性的，不应以本文的实施例作为本实用新型权利范围的限定。

Claims

1.一种连铸过程喷淋水冷却效果检测系统，其特征在于，所述系统包括喷嘴安装调节平台、水量采集平台、图像采集单元及控制单元；

2.如权利要求1所述的连铸过程喷淋水冷却效果检测系统，其特征在于，所述喷嘴分别与水管路、气管路连接；所述水管路上设置有水压计和第一快速切断阀，所述气管路上设置有气压计和第二快速切断阀；所述水管路、气管路安装在所述水平移动平台上；

3.如权利要求2所述的连铸过程喷淋水冷却效果检测系统，其特征在于，所述第一快速切断阀、第二快速切断阀均为球阀，水管路上设置1-3组第一快速切断阀；气管路上设置1-3组第二快速切断阀。

4.如权利要求1-3任一项所述的连铸过程喷淋水冷却效果检测系统，其特征在于，所述第一水平移动机构包括第一伺服电机、第一水平丝杠、第一水平丝杠螺母及第一直线导轨；所述第一水平丝杠螺母固定在所述水平移动平台中间下方；所述第一直线导轨位于所述水平移动平台两侧，作为所述水平移动平台的支撑架；

5.如权利要求2所述的连铸过程喷淋水冷却效果检测系统，其特征在于，喷嘴通过转换接头及转换接板与接杆连接，接杆通过橡胶软管分别与水管路和气管路连接，接杆固定于夹具，夹具固定于所述U形槽。

6.如权利要求5所述的连铸过程喷淋水冷却效果检测系统，其特征在于，所述U形槽固定的夹具数量为1～3个，通过调节夹具间距实现喷嘴间距的调整。

7.如权利要求1所述的连铸过程喷淋水冷却效果检测系统，其特征在于，所述排水机构包括气缸、压板、弹簧和皮碗；皮碗设置在集水管排水孔上部；气缸依次通过压板、弹簧将压力传递给皮碗，皮碗向下堵住集水管排水孔。

8.如权利要求1所述的连铸过程喷淋水冷却效果检测系统，其特征在于，所述第二水平移动机构的最小步长为1mm。

9.如权利要求1所述的连铸过程喷淋水冷却效果检测系统，其特征在于，所述水量采集平台的多个并排设立的集水管相互独立，集水管采用透明材料，管径8～12mm，管长300～500mm。

10.如权利要求1所述的连铸过程喷淋水冷却效果检测系统，其特征在于，所述喷嘴安装调节平台的第一水平移动机构在水平方向前后调节距离范围为0～300mm，第一垂直移动机构在垂直方向上下调节范围为0～250mm；所述水量采集平台的第二水平移动机构前后调节范围为0～600mm。